課外書上介紹的關(guān)于伽利略在比薩斜塔上進(jìn)行的落球?qū)嶒?yàn)激起了小強(qiáng)強(qiáng)烈的探究興趣,物體自由下落的快慢到底與哪些因素有關(guān)呢?
首先他做了如下猜想:
猜想1:物體自由下落的快慢可能與物體自身的質(zhì)量有關(guān);
猜想2:物體自由下落的快慢可能與物體下落的高度有關(guān);
猜想3:物體自由下落的快慢可能與物體所受的空氣阻力大小有關(guān).
這么多因素怎么辦呢?小強(qiáng)想到在地面附近下落的小物體所受的空氣阻力的影響很小,這個(gè)因素可以忽略.然后,他采用光電門和數(shù)字計(jì)時(shí)器較準(zhǔn)確的測(cè)量了五組大小相同的小金屬球
實(shí)驗(yàn) 序號(hào) | 小球質(zhì)量/g | 下落高度/cm | 下落時(shí)間/ms |
1 | 10 | 50 | 316 |
2 | 10 | 100 | 444 |
3 | 10 | 150 | 543 |
4 | 15 | 100 | 444 |
5 | 20 | 100 | 444 |
(1)要驗(yàn)證猜想2,他應(yīng)選擇________(填實(shí)驗(yàn)序號(hào))三組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,得到的結(jié)論是:小球自由下落的快慢與小球下落的高度________(填“有關(guān)”或“無關(guān)”).
(2)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,在不考慮空氣阻力的情況下,質(zhì)量不同的物體自由下落的快慢是________(選填“相同”或“不同”)的.
(3)小球在自由下落的過程中,________能轉(zhuǎn)化成________能.
(4)你認(rèn)為在小強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)探究過程中哪些做法值得你學(xué)習(xí)(至少寫出兩點(diǎn))
裝置 | 拉力F/N | 彈簧測(cè)力計(jì)上升的距離s/m | 總功 W總/J | 鉤碼重G/N | 鉤碼上升高度 h/m | 有用功 W有/J | 機(jī)械效率η/% |
甲 | 1 | 2 | 0.1 | 0.2 | |||
乙 | 1.5 | 0.3 | 0.45 | 4 | 0.1 | 88.9 |
解:(1)要驗(yàn)證物體自由下落的快慢可能與物體下落的高度有關(guān),要保證下落高度不同,其他因素要相同.
所以,要選擇1、2、3,三組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較;
根據(jù)1、2、3三組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,小球質(zhì)量相同,下落高度不同,下落時(shí)間也不同.表明小球自由下落的快慢與小球下落的高度有關(guān).
(2)比較4、5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知可知,質(zhì)量不同的物體,下澆高度相同,下落時(shí)間相同.所以,在不考慮空氣阻力的情況下,質(zhì)量不同的物體自由下落的快慢是相同的.
(3)小球在自由下落的過程中,質(zhì)量不變,高度變小,所以,重力勢(shì)能變小,速度變大,動(dòng)能變大,所以,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能.
(4)忽略次要因素,使問題簡(jiǎn)化:在地面附近下落的小物體所受的空氣阻力的影響很小,這個(gè)因素可以忽略.
合理選取器材,減小實(shí)驗(yàn)誤差:采用光電門和數(shù)字計(jì)時(shí)器較準(zhǔn)確的測(cè)量小球在空中自由下落的時(shí)間.
注意控制變量:選取質(zhì)量不同的小球從同一高度下落,選取質(zhì)量相同的小球從不同高度下落.
故答案為:(1)1、2、3,有關(guān);
(2)相同;
(3)重力勢(shì)能、動(dòng)能.
(4)①忽略次要因素,使問題簡(jiǎn)化:在地面附近下落的小物體所受的空氣阻力的影響很小,這個(gè)因素可以忽略.
②合理選取器材,減小實(shí)驗(yàn)誤差:采用光電門和數(shù)字計(jì)時(shí)器較準(zhǔn)確的測(cè)量小球在空中自由下落的時(shí)間.
③注意控制變量:選取質(zhì)量不同的小球從同一高度下落,選取質(zhì)量相同的小球從不同高度下落.
(1)要驗(yàn)證物體自由下落的快慢可能與物體下落的高度有關(guān),要保證下落高度不同,其他因素要相同.
根據(jù)1、2、3三組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,小球質(zhì)量相同,下落高度不同,下落時(shí)間也不同.可得出結(jié)論.
(2)要判斷質(zhì)量不同的物體自由下落的快慢是否相同,要比較質(zhì)量不同的物體,下澆高度相同,看看下落時(shí)間是不是相同即可.
(3)根據(jù)影響動(dòng)能和重力勢(shì)能的因素,可以判斷小球在自由下落的過程中,能的轉(zhuǎn)化情況.
(4)可以從忽略次要因素,使問題簡(jiǎn)化方面;合理選取器材,減小實(shí)驗(yàn)誤差方面;注意控制變量方面入手分析.
點(diǎn)評(píng):(1)本題通過探究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律,考查了學(xué)生接受新知的能力,分析歸納能力.
(2)第四問,對(duì)學(xué)生自由設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)有一定的幫助.是一道好題.
高考物理16大解題技巧:理論聯(lián)系實(shí)際是學(xué)好物理的最好方法之一,這種方法在解決一些概念性的問題時(shí)經(jīng)常遇到。例如遇到曲線運(yùn)動(dòng)問題就想到兩個(gè)實(shí)例“勻速圓周運(yùn)動(dòng)”和“平拋運(yùn)動(dòng)”。